孫國(guó)琴

摘要本文對(duì)“電機(jī)與拖動(dòng)”課程教學(xué)中的一些體會(huì)進(jìn)行了總結(jié)，就如何提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，提出了一些切實(shí)可行的教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞電機(jī)與拖動(dòng)教學(xué)方法工程應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

能形成的關(guān)鍵性課程，也是學(xué)生在今后的工作中從事各種自動(dòng)化工程的必備基礎(chǔ)。該課程既有一定的理論性，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性，且課程涉及電學(xué)、電磁學(xué)、力學(xué)、機(jī)械等內(nèi)容，具有內(nèi)容多、教學(xué)課時(shí)少、學(xué)習(xí)難度大等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)在教與學(xué)兩方面都存在著較大的困難。如何使學(xué)生較好地掌握這門課程的內(nèi)容，并具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用能力，一直是該課程要解決的問題。本文結(jié)合自己多年的教學(xué)實(shí)踐，對(duì)這門課的教學(xué)方法做了深入探討。

1 從緒論出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

良好的開端是成功的一半。為了使學(xué)生從一開始就對(duì)“電機(jī)與拖動(dòng)”課程的學(xué)習(xí)有足夠的認(rèn)識(shí)，在心里上形成強(qiáng)烈的求知欲和濃厚的學(xué)習(xí)興趣，第一堂課緒論部分，采用多媒體教學(xué)，以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。首先播放視頻及圖片，讓學(xué)生從外觀上認(rèn)識(shí)電機(jī)及變壓器，并從日常生活中去尋找它們，如教室里的電風(fēng)扇、家里的洗衣機(jī)、商場(chǎng)里的電梯、生活小區(qū)的供電變壓器、手機(jī)充電器等。通過(guò)這些例子，學(xué)生對(duì)電機(jī)及變壓器有了感性的認(rèn)識(shí)，拉近了學(xué)生與課程的距離。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)動(dòng)畫展現(xiàn)電機(jī)在工業(yè)流水線上的應(yīng)用，如：軋鋼生產(chǎn)線、鋼板剪切、港口裝卸、飲料灌裝等系統(tǒng)。在學(xué)生有了直觀的印象后，再介紹電機(jī)、變壓器、電機(jī)拖動(dòng)的定義、能量轉(zhuǎn)換關(guān)系、基本功能及特點(diǎn)。通過(guò)這種感性引入方式，讓學(xué)生感受到學(xué)好“電機(jī)與拖動(dòng)”課程的必要性，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)興趣，為今后授課的順利進(jìn)行，打下了很好的基礎(chǔ)。

2 以工程應(yīng)用為依據(jù)，精選教學(xué)內(nèi)容

“電機(jī)與拖動(dòng)”課程不僅具有較強(qiáng)的理論性，而且具有廣闊的工程背景，加之電機(jī)的種類繁多，各種新型電機(jī)層出不窮。課程內(nèi)容多，且涉及電、磁、力等物理概念，學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)，較難掌握這些內(nèi)容。如何根據(jù)工程實(shí)際需要進(jìn)行取舍，并將這些內(nèi)容有機(jī)地融為一體，使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)里了解、學(xué)好、應(yīng)用好電機(jī)，這是教學(xué)中碰到的首要問題。在教學(xué)內(nèi)容的組織上主要從打好基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)、突出工程應(yīng)用等方面考慮。

2.1 打好理論基礎(chǔ)，強(qiáng)化對(duì)電機(jī)結(jié)構(gòu)的理解

電機(jī)和變壓器本質(zhì)上是一種借助于電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換及電能傳遞的裝置，故對(duì)其的分析自然涉及電、磁、力、熱以及結(jié)構(gòu)、材料等方面的知識(shí)。在課程的基礎(chǔ)部分，重點(diǎn)討論了鐵磁材料的磁化飽和現(xiàn)象、鐵芯損耗等，說(shuō)明硅鋼片作為電氣設(shè)備鐵芯的原因。強(qiáng)調(diào)電磁學(xué)的三個(gè)基本定律：電生磁的安培環(huán)路定律、磁生電的電磁感應(yīng)定律以及電磁作用產(chǎn)生力的電磁力定律。有了這些基礎(chǔ)知識(shí)后，學(xué)生對(duì)電機(jī)和變壓器的結(jié)構(gòu)組成、工作原理的理解就比較容易了。

2.2 根據(jù)工程應(yīng)用需要，更新教學(xué)內(nèi)容

近年來(lái)電力電子、材料、數(shù)控等新技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了電機(jī)及電機(jī)拖動(dòng)的發(fā)展。一些新型的電機(jī)相繼出現(xiàn)，如：永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)受到青睞，故在教學(xué)中，抽出一些時(shí)間來(lái)介紹這些新型電機(jī)，為學(xué)生的實(shí)踐環(huán)節(jié)、學(xué)科競(jìng)賽及就業(yè)提供一定的知識(shí)儲(chǔ)備。

另外，可調(diào)直流電源及變頻電源的發(fā)展，使傳統(tǒng)交直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)及調(diào)速方法有了較大的改變。例如：直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，教材主要介紹電樞回路串電阻的方法，而對(duì)降低電樞電壓起動(dòng)的方法敘述較少。在教學(xué)中，加強(qiáng)了這方面內(nèi)容的講授。又如交流電機(jī)的調(diào)速，著重講授目前在工程上應(yīng)用較多的變頻調(diào)速方法。根據(jù)電機(jī)技術(shù)的發(fā)展、工程實(shí)際應(yīng)用的需要，適時(shí)加強(qiáng)、更新教學(xué)內(nèi)容，對(duì)學(xué)生是有益的。

3 以學(xué)生為主體，不斷改進(jìn)教學(xué)方法

在當(dāng)今教育技術(shù)迅猛發(fā)展的時(shí)代背景下，傳統(tǒng)的“一支粉筆、一塊黑板、一言堂”顯得太古板，對(duì)學(xué)生缺乏吸引力，尤其是電機(jī)拖動(dòng)課程，內(nèi)容抽象、知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，學(xué)生不易理解。在教學(xué)實(shí)踐中，應(yīng)采取多種教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性、參與性，讓學(xué)生從被動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài)下解放出來(lái)。

3.1 情景式教學(xué)，直觀感性

電機(jī)及變壓器結(jié)構(gòu)的講解是比較枯燥乏味的，鐵芯、繞組、附件……往往是教師講得辛苦，學(xué)生聽得云里霧里。為了使講課生動(dòng)、學(xué)生容易入門，教師將實(shí)物帶到教室，如不同形狀的硅鋼片、銅線，還有拆開的舊電機(jī)，定子、轉(zhuǎn)子、滑環(huán)、電刷及換向片等等。教師對(duì)照實(shí)物講解電機(jī)的結(jié)構(gòu)，學(xué)生能親手摸一摸、親眼看一看，現(xiàn)場(chǎng)裝一裝。當(dāng)講解完電機(jī)工作原理后，將教學(xué)電機(jī)通電，電機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)……采用這種情景式的教學(xué)方法，學(xué)生不光學(xué)得快、記得牢，而且對(duì)學(xué)習(xí)也有了濃厚的興趣，收到了事半功倍的效果。

3.2 對(duì)比式教學(xué)，印象深刻

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得的大量知識(shí)是離散的、非結(jié)構(gòu)化保存的，這些知識(shí)沒有形成相互間有機(jī)的聯(lián)系，不利于鞏固和綜合應(yīng)用。為解決這個(gè)問題，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生適時(shí)對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)、分類，使其系統(tǒng)化，掌握各知識(shí)要素之間多重化的鏈接方式。在講電機(jī)拖動(dòng)時(shí)，采用對(duì)比法教學(xué)，防止學(xué)生越學(xué)越亂。如在異步電機(jī)等值電路推導(dǎo)時(shí)，可與變壓器等值電路的推導(dǎo)過(guò)程進(jìn)行比較，對(duì)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子作處理后，其分析方式就與變壓器類似了。通過(guò)比較教學(xué)法，理清思路，使學(xué)生感覺這門課程不是那么難學(xué)了。

3.3 啟發(fā)式教學(xué)，條理清晰

以點(diǎn)帶面、進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題、解決問題的能力。在電機(jī)拖動(dòng)教學(xué)中按照提出問題-解決方法-性能比較的思路進(jìn)行教學(xué)，如講解電機(jī)的起動(dòng)，首先強(qiáng)調(diào)電網(wǎng)及負(fù)載對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的要求，然后分析電機(jī)直接起動(dòng)存在的問題，進(jìn)而考慮如何解決問題，即應(yīng)采取什么樣的措施？最后總結(jié)采取這種措施達(dá)到的效果，即性能分析。這種講課思路與學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程相一致，可以更好地培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。

交流電機(jī)原理講完后，讓學(xué)生思考一下二相（或單相）繞組通入二相（或單相）電源產(chǎn)生的磁場(chǎng)是什么樣的磁場(chǎng)？單相異步電機(jī)是如何工作的？三相異步電機(jī)工作時(shí)缺相與停車時(shí)缺相產(chǎn)生的后果一樣嗎？等等，講清這些工程中經(jīng)常遇到的實(shí)際問題，引起學(xué)生很大興趣，對(duì)學(xué)生今后解決工程現(xiàn)場(chǎng)的突發(fā)事故很有幫助。

4 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，培養(yǎng)動(dòng)手能力

對(duì)于“電機(jī)與拖動(dòng)”課程，采用理論與實(shí)踐操作相結(jié)合的教學(xué)方法是不可或缺的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維與動(dòng)手能力，提高學(xué)生工程實(shí)踐操作技能；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，提出問題和解決問題，鍛煉學(xué)生的探索進(jìn)取精神；通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生相互協(xié)作能力和團(tuán)隊(duì)精神。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)不同，十分強(qiáng)調(diào)動(dòng)手能力，由于“電機(jī)與拖動(dòng)”實(shí)驗(yàn)涉及到強(qiáng)電，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，特別要注意用電安全，嚴(yán)格操作規(guī)程，正確選用測(cè)量?jī)x表，排除簡(jiǎn)單故障，以達(dá)到正確使用電氣設(shè)備的目的。在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上，既有幾十千瓦的大電機(jī)，也有幾十瓦的小電機(jī)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容時(shí)，從認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)、基本實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)到拓展實(shí)驗(yàn)層層遞進(jìn)，給學(xué)生創(chuàng)造了良好的工程環(huán)境，提高了學(xué)生的工程意識(shí)。

在認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備及配電柜，并現(xiàn)場(chǎng)感受大電機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行過(guò)程，當(dāng)55KW的交流電動(dòng)機(jī)（采用降壓起動(dòng)器）帶著48KW直流發(fā)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，電機(jī)發(fā)出的隆隆轟鳴聲，給學(xué)生留下了很深的印象。基本實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)主要是論證性實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生理解課程內(nèi)容，如變壓器短路、開路參數(shù)測(cè)定，直流電動(dòng)機(jī)及交流電動(dòng)機(jī)固有特性、人為特性、工作特性的測(cè)定等。電機(jī)機(jī)組由三臺(tái)（交流繞線異步機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)）3~4KW的電機(jī)同軸組成，其中的直流發(fā)電機(jī)+電阻箱作為模擬負(fù)載。在實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不僅要測(cè)試特性，還要閱讀理解電機(jī)的主電路及控制電路，掌握繼電接觸線路中自鎖/互鎖的作用，學(xué)會(huì)接線及查線方法，科學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫等等基本技能。綜合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為直流電機(jī)的四象限運(yùn)行分析，幫助學(xué)生綜合理解電機(jī)的各種運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)電機(jī)機(jī)組+電阻箱，實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的基速以下串電阻、基速以上弱磁調(diào)速，電動(dòng)機(jī)的能耗制動(dòng)、倒拉反轉(zhuǎn)及回饋制動(dòng)。該實(shí)驗(yàn)難度較大、時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)學(xué)生和教師都是考驗(yàn)，但對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)收獲很大。拓展實(shí)驗(yàn)主要是控制電機(jī)方面，如：步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行特性及細(xì)分步工作分析等。

采用工程上使用的電氣裝置與設(shè)備，設(shè)計(jì)工程上常用的電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，為學(xué)生提供盡可能多的動(dòng)手機(jī)會(huì)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，讓學(xué)生自由組合建立小組，合理分工，認(rèn)真熟悉實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)電路，認(rèn)清主電路和控制電路。不斷強(qiáng)化工程化教育，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的綜合能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

教學(xué)是一門藝術(shù)，教師只有全身心地投入，精心設(shè)計(jì)每一節(jié)課、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)，才能將深?yuàn)W的理論淺顯化、抽象的感念具體化、書本的知識(shí)工程化，使學(xué)生更好地理解、掌握知識(shí)。在“電機(jī)與拖動(dòng)”教學(xué)中，教與學(xué)同樣重要，改善教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦，以達(dá)到使學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的目的。實(shí)踐證明，這些教學(xué)方法能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，提高學(xué)習(xí)效率，取得較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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